1. Würzburger Tagung zum Technikrecht. Fahrerassistenzsysteme - Absicherung/Testverfahren/Prüfverfahren. Würzburg, 15./16.

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1 1. Würzburger Tagung zum Technikrecht Fahrerassistenzsysteme - Absicherung/Testverfahren/Prüfverfahren Würzburg, 15./16. November 2013 Dr.-Ing. Adrian Zlocki Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbh Aachen Folie Nr. 1

2 Motivation Handlungsfelder der Automobiltechnik Sicherheit weltweit sterben mehr als 1 Mio. Menschen pro Jahr im Straßenverkehr. Die volkswirtschaftlichen Kosten werden in der EU mit 160 Mrd. /a beziffert. Energieeffizienz und Elektromobilität das EU-Ziel von 95 g CO2/km ist ohne Elektrifizierung des Antriebsstrangs nicht erreichbar. Die Reichweite von E-Fzgn. bleibt begrenzt. Verkehrseffizienz der Güterverkehr wird in der EU um 50% bis 2030 anwachsen, global starker Zuwachs in Mega-Cities Gefahr eins Global Gridlock, d.h. einem Kollaps des Verkehrssystems. Vernetzung zukünftige Generationen der digital natives setzt die Vernetzung des Fahrzeugs mit seiner Lebenswelt voraus Automatisierung neue Player aus der IT-Branche drängen in Richtung Hochautomatisiertes Fahren. Dies stellt insbesondere den Absicherungsprozess vor neue Herausforderungen Demographie die demographische Entwicklung zeigt einen Anstieg der Anzahl von Menschen über 65 von 17,5% (2011) auf 29,5% (2060) in EU-27. Dies erfordert neue Interaktions- und Mobilitätskonzepte für Personen im hohen Alter Folie Nr. 2

3 Stand der Technik Fahrerassistenzsysteme Ebene der Fahraufgabe Assistenzsystem Analogie 3. Kommunizieren Navigieren Routenwahl Bahnführung Kurs- u. Geschwindigkeitswahl Stabilisierung Lenkrad- u. Pedalbetätigung Navigationssystem Fahrerassistenzsysteme (ADAS) z.b. ACC, Spurverlassenswarnung Fahrwerkregelsysteme z.b. ABS, DSC, Tempomat 1. Fühlen Inertialsensorik Gleichgewichtsorgan 2. Sehen Radar, Lidar, Kamera etc. Augen GPS, C2X, DSRC etc. hören & sprechen Folie Nr. 3

4 FAS Absicherung Herausforderungen Komfort Effektivität Sicherheit Beispiel: ACC: Adaptive Cruise Control Diskussion - Zeitlücke vs. einscherendes Fahrzeug Was passiert beim Systemfehler oder an den Systemgrenzen? Funktion Take over!! Source: Audi.at Akzeptanz Kontrollierbarkeit Herausforderung der Absicherung von FAS Kein anerkanntes Bewertungsrahmenwerk für FAS mit Berücksichtigung von Akzenptanz-, Kontrollierbarkeit- und Effektivitätsbewertung Absicherung muss frühzeitig im Entwicklungsprozess eingebunden sein Wirksamkeit von neuen Funktionen auf Sicherheit is schwierig zu bestimmen (z.b. Automatisches Fahren). Aspekte zur Fahrer-Fahrzeug Interaktion limitieren zumeist neue FAS Funktionen Folie Nr. 4

5 Erhöhung Validität FAS Absicherung Auswahl an Bewertungswerkzeuge hoch Werkzeug Feldversuch Kontrolliertes Feld Anwendung Bewertung Fahrerverhalten, Komponenten, Systeme Wirkungseinfluss durch Felddaten Bewertung Fahrerverhalten Bewertung Komponenten und Systeme niedrig Dynamischer Fahrsimulator Simulation Bewertung Fahrerverhalten Mensch Maschine Interaktion Virtuelle Auslegung und Bewertung Wirkungseinfluss Potentialle Folie Nr. 5

6 Erhöhung Validität FAS Absicherung Klassifikation der Bewertungswerkzeuge Werkzeug FAHRER FAHRZEUG UMWELT Feldversuch REAL Kontrolliertes Feld Dynamischer Fahrsimulator Simulation VIRTUELL Folie Nr. 6

7 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Entwicklung Absicherung Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen System & Funktionsebene Weitere Werkzeuge Komponentenebene Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 7

8 Interaktionssicherheit Kriterien der HMI - Gestaltung Ziel: Frühzeitige Bestimmung von Akzeptanz, Effektivität und Kontrollierbarkeit neuer Funktionen Simulation der Funktion und Umgebung Vorteile: Reproduzierbare Darstellung kritischer Situationen um Funktionen zu simulieren, die noch nicht implementiert wurden RWTH Driving Simulator HMI - Gestaltung Interaktionskonzept Funktionen, Use-cases, Anforderungen Anordnung Informationsdarstellung Interaktionslogik Systemverhalten HMI - Bewertung Gebrauchstauglichkeit Wirksamkeit Akzeptanz Kontrollierbarkeit Folie Nr. 8

9 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Entwicklung Absicherung Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 9

10 Dämpfung Test- und Bewertungsverfahren Einfluss der Witterung auf die Umfeldsensorik Beispiele für Wettertests von FAS-Sensoren 3,5 x 10 5 GHz Lidar 10 3 db km 77 GHz Radar Nebel Sicht 50 m 10 2 trop. Regen (150 mm/h) 10 Regen (25 mm/h) Einfluss von Spray auf Sensoren: Nieselregen (0,25 mm/h) Einschränkung der Sichtweite Verlust der Kontraste Lichtbrechung verursacht Unschärfe Millimeter Submillimeter Infrarot sichtbares Licht GHz 10 6 Frequenz 30 mm 3 mm 0,3 mm 30 m 3 m 0,3 m Wellenlänge Folie Nr. 10

11 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Entwicklung Absicherung Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Kontrolliertes Feld Evaluation Darstellung kritischer Fahrsituationen im kontrollierten Feld Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 11

12 Test- und Bewertungsverfahren Bewertung im kontrollierten Feld Testkataloge mit detaillierten Beschreibungen Szenario Testablauf Variationen Testkataloge vorhanden für ACC Sensoren Spraytests Pre-Crash Aktiver Fußgängerschutz LDW TSR Individuell mit OEM/Zulieferer abgestimmt Aldenhoven Proving Ground (ATC) Folie Nr. 12

13 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Entwicklung Absicherung Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen Expertenwissen Expertenevaluation Bewertung der Funktionen durch Experten im kontrollierten Feld und realen Verkehr System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Kontrolliertes Feld Evaluation Darstellung kritischer Fahrsituationen im kontrollierten Feld Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 13

14 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Entwicklung Absicherung Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen FOT Wirkungsanalyse Werkzeugkette von Datenaufzeichnung bis hin zur Datenanalyse/ Wirkungsanalyse Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen Expertenwissen Expertenevaluation Bewertung der Funktionen durch Experten im kontrollierten Feld und realen Verkehr System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Kontrolliertes Feld Evaluation Darstellung kritischer Fahrsituationen im kontrollierten Feld Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 14

15 Test- und Bewertungsverfahren Bewertung im Feldversuch Bewertung der Wirkung von FAS im realen Verkehr Werkzeuge für Automatisierte Datenerfassung Automatisierte Situationserkennung Automatisierte Datenverarbeitung Schwerpunkt der Auswertung Sicherheit Verkehrseffizienz Verbrauchsminderung Fahrerverhalten Fahrerbelastung Fahrerakzeptanz Nutzung der eurofot Methodik Folie Nr. 15

16 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Entwicklung Absicherung Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Kritische Situationen Effektivitätsbewertung Situationskatalog kritischer Situationen basierend auf FOT Daten FOT Wirkungsanalyse Werkzeugkette von Datenaufzeichnung bis hin zur Datenanalyse/ Wirkungsanalyse Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen Expertenwissen Expertenevaluation Bewertung der Funktionen durch Experten im kontrollierten Feld und realen Verkehr System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Kontrolliertes Feld Evaluation Darstellung kritischer Fahrsituationen im kontrollierten Feld Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 16

17 FAS Absicherung Kreislauf kritischer Situationen Werkzeug FAHRER FAHRZEUG UMWELT Feldversuch Kontrolliertes Feld Dynamischer Fahrsimulator Simulation X00 0 z z y y X00 Folie Nr. 17 Database of critical situations

18 Handlungsfeld Automatisierung Methoden zur Absicherung Konzeption Entwicklung Absicherung Verkehrssimulation Potentiale Verkehrsflusssimulationstool PELOPS für MiL/SiL/HiL Simulationen Kritische Situationen Effektivitätsbewertung Situationskatalog kritischer Situationen basierend auf FOT Daten FOT Wirkungsanalyse Werkzeugkette von Datenaufzeichnung bis hin zur Datenanalyse/ Wirkungsanalyse Fahrzeugebene Fahrsimulation Funktionsdarstellung 6DoF Fahrsimulator für die Bewertung der Funktionen Expertenwissen Expertenevaluation Bewertung der Funktionen durch Experten im kontrollierten Feld und realen Verkehr System & Funktionsebene Algorithmusentwicklung Funktionsentwicklung Modellbasierte Werkzeugkette für die Entwicklung von FAS Kontrolliertes Feld Evaluation Darstellung kritischer Fahrsituationen im kontrollierten Feld Komponentenebene Komponenten Test/Benchmark Methododik: Akzeptierte Testverfahren und Werkzeuge für FAS Bewertung Weitere Werkzeuge Response Code of Practice Response Checklist Functional Safety Analysis (e.g. ISO 26262) Controllability Analysis Folie Nr. 18

19 FAS Absicherung Zusammenfassung Konzeption, Entwicklung und Absicherung von FAS erfordert eine integrierte effiziente und effektive Methodik Der Fahrer spielt eine entscheidende Rolle im Bewertungsprozess, da seine Erwartungshaltung verstanden und einbezogen werden muss Technische und psychologische Expertise notwendig Durch die Integration von technischen und psychologischen Fachwissen ist am ika eine Bewertungsmethodik entwickelt worden, die den gesamten Entwicklungsprozess abdeckt Folie Nr. 19

20 EU-Forschungsprojekt AdaptIVe Automated Driving Applications & Technologies for Intelligent Vehicles Dauer: 42 Monate (Start: Januar 2014) Folie Nr. 20

21 Kontakt Dr.-Ing. Adrian Zlocki Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbh Aachen Steinbachstraße Aachen Germany Telefon Fax Internet zlocki@ika.rwth-aachen.de Folie Nr. 21